BAHAN KULIAH MIKROPROSESOR & TEKNIK MIKROKOMPUTER. Oleh : M.Eng. Firmansyah David. Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Padang Semester Genap

Transkripsi

1 BAHAN KULIAH MIKROPROSESOR & TEKNIK MIKROKOMPUTER Oleh : M.Eng. Firmansyah David Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Padang Semester Genap

2 Materi Kuliah dan Jadwal 1. Pendahuluan Pertemuan ke 1 2. Dasar Mikroprosessor Pertemuan ke 2 & 3 3. Bagian dan cara kerja Mikroprosessor Pertemuan ke 4 & 5 4. Mikroprosessor 8 bit Pertemuan ke 6 & 7 5. Perencanaan Hardware Pertemuan ke 8 & 9 6. Analog Digital Converter (ADC) Pertemuan ke Ujian Tengah Semester (UTS) 8. Digital Analog Converter (DAC) Pertemuan ke Aplikasi Sistem Mikroprosessor Pertemuan ke 12 & Interfacing Mikroprosessor (a) Interfacing dengan device analog Pertemuan ke 14 (b) Interfacing dengan device digital Pertemuan ke 15 (c) Interfacing dengan device tegangan tinggi Pertemuan ke Ujian Akhir Semester (UAS)

3 1. Pendahuluan (a) Perkenalan (b) Sistematika Perkuliahan : 3 sks/ Pertemuan (c) Sistematika Penilaian Ujian Tengah Semester (UTS) =...% Tugas Mata Kuliah =...% Ujian Akhir Semester (UAS) =...% Total = 100 % 2. Dasar Mikroprosessor (MP) a) Menjelaskan Pengertian MP b) Menjelaskan Pengertian Bus c) Menjelaskan Sistem Bilangan i. Menjelaskan prinsip digit ii. Menjelaskan notasi posisi iii. Menjelaskan Heksadesimal Kode-biner iv. Menjelaskan Binary Coded Decimal v. Data Ukuran Byte 3. Bagian dan Cara kerja Mikroprosessor a) Arsitektur Internal MP b) Pengalamatan Memori Mode Real c) Pengenalan Pengalamatan Memori Mode Protected d) Paging Memori 4. Mikroprosessor 8 bit a) Menjelaskan versi MP 8 bit 8008 b) Menjelaskan Programmable Pheripheral Interface (PPI 8255) c) Menjelaskan Programmable Interval Timer (PIT 8253) d) Menjelaskan Programmable Interrupt Controller (PIC 8259) 5. Perencanaan Hardware a) Menjelaskan Perencanaan Unit memori dan peralatan I/O

4 b) Sistem Minimum 6. Analog Digital Converter (ADC) a) Menjelaskan konsep ADC b) Menjelaskan Struktur ADC c) Menjelaskan Aplikasi ADC 7. UTS 8. Digital Analog Converter (DAC) a) Menjelaskan konsep dasar DAC b) Menjelaskan Practical Operation DAC c) Menjelaskan Tipe DAC. d) Menjelaskan Performansi dari DAC 9. Aplikasi Sistem Mikroprosessor a) Aplikasi I/O b) Aplikasi Display 11. Interfacing Mikroprosessor a) Interfacing dengan device analog b) Interfacing dengan device digital c) Interfacing dengan device tegangan tinggi 11. UAS

5 PERTEMUAN KE 2 & 3 DASAR MIKROPROSESSOR a. Pengertian Mikroprosessor (MP) Mikroprosessor adalah elemen kendali pada sistem komputer yang juga biasa disebut sebagai CPU (Central Processing Unit) atau unit pemrosesan terpusat. Disamping itu MP berfungsi untuk mengatur memori dan sistem Input/Output (I/O) melalui suatu hubungan yang disebut dengan bus. Bus nantinya berfungsi untuk memilih I/O atau peralatan memori, mentransfer data bolak balik antara peralatan I/O atau sistem memori dan MP. Tiga fungsi utama MP pada sistem komputer yakni: a. Mentransfer data antara MP dengan MP atau dengan memori atau dengan sistem I/O. b. Menjalankan operasi aritmatika dan operasi logika sederhana. c. Menentukan aliran program melalui keputusan sederhana. Kemampuan MP untuk mentransfer dan menjalankan ratusan juta perintah dalam satu detik dari suatu perangkat lunak (yang berisi perintah perintah) diartikan sebagai kekuatan sebuah MP. Operasi operasi aritmatika dan logika sederhana dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Operasi operasi aritmatika dan logika sederhana Operasi Penambahan Pengurangan Perkalian Pembagian AND OR NOT NEG Shift Rotate Keterangan Perkalian Logika Penambahan Logika Inversi Logika Inversi Arimatika 1

6 Operasi operasi pada Tabel 1 merupakan operasi dasar tetapi program yang kompleks dapat diselesaikan. Dalam penentuan keputusan MP dapat diamati pada Tabel 2. Keputusan Zero Sign Carry Parity Overflow Tabel 2 Penentuan keputusan dalam sistem MP (MP dan Pentium/Pentium Pro) Keterangan Uji apakah bilangan nol atau tidak nol Uji apakah bilangan positif atau negatif Uji apakah ada carry atau borrow setelah pengurangan Uji apakah bilangan untuk jumlah bilangan satu, apakah genap atau ganjil Uji Overflow yang menunjukkan suatu hasil yang bertanda tidak benar setelah penambahan atau pengurangan. Keputusan keputusan dibuat berdasarkan angka angka sehingga MP dapat memutuskan jika angka angka tersebut nol, positif, dan sebagainya. Keputusan keputusan sederhana ini nantinya akan memungkinkan MP untuk memodifikasi aliran program, jadi program program terlihat berpikir melalui keputusan keputusan sederhana ini. b. Pengertian BUS Bus merupakan kumpulan kabel kabel yang sejenis yang menghubungkan komponen komponen pada sistem komputer. Bus berfungsi menghubungkan bagian bagian sistem komputer, mentransfer data, alamat dan mengontrol informasi antara MP dengan memori dan sistem I/O. Pada Gambar 1 terlihat kinerja bus bus menghubungkan bermacam macam komponen seperti MP, RAM, ROM dan beberapa piranti I/O. Bus kontrol berisi baris yang memilih memori atau I/O dan membuatnya melaksanakan operasi membaca (read) atau menulis (write). Pada kebanyakan sistem komputer, ada empat hubungan bus kontrol: MRDC (Memory Read Control) atau kontrol baca memori, MWTC (Memory Write Control) yaitu kontrol tulis memori), IORC ( IO Read Control baca I/O), dan IOWC (I/O write control yaitu kontrol tulis I/O). Garis atas yang menunjukkan bahwa sinyal kontrol adalah aktif rendah; yakni, sinyal akan aktif pada saat 2

7 logika 0 muncul pada jalur kontrol. Contoh: jika IOWC = 0, MP menulis data dari bus data ke piranti I/O yang alamatnya ada di bus alamat. MP membaca isi dari lokasi memori dengan mengirim alamat memori melalui bus alamat. Selanjutnya bus alamat mengirim MRDC yang menyebabkan memori membaca data. Akhirnya data yang terbaca dari memori diteruskan ke MP melalui bus data. Setiap kali memori menulis, I/O tulis atau I/O baca terjadi, urutan kejadian sama berlangsung, yang berbeda adalah sinyal kontrolnya dan aliran data mengalir keluar MP melalui bus data untuk operasi tulis. MP Bus Alamat Bus Data MWTC MRDC IOWC IORC Memori ROM Memori Baca Tulis RAM Keyboard Gambar 1 Diagram Blok dari sistem komputer yang memperlihatkan susunan bus alamat, data, dan kontrol c. Sistem Bilangan 1) Digit Sebelum bilangan bilangan diubah dari satu sistem bilangan ke sistem bilangan yang lain, maka digit dari sistem bilangan harus sudah dimengerti. Digit pertama dari seluruh sistem bilangan selalu 0, sebagai contoh, basis bilangan oktal (8) terditi dari 0 hingga 7; basis biner (2) terdiri dari 0 hingga 1. Jika basis bilangan lebih dari 10, maka digit tambahannya menggunakan huruf huruf dari abjad, mulai dengan huruf A. Sebagai 3

8 contoh, bilangan basis 12 terdiri dari 12 digit; 0 sampai 9, diikuti dengan huruf A untuk bilangan 10 dan B untuk bilangan 11. 2) Notasi Posisi Notasi posisi dapat dicontohkan seperti bilangan desimal 132: bilangan ini mempunyai 1 sebagai ratusan, 3 puluhan, dan 2 satuan). Mungkin yang tidak dipelajari adalah nilai exponen dari setiap posisi; posisi satuan yang memiliki nilai 10 0 atau 1; posisi sepuluh memiliki nilai 10 1 atau 10; dan posisi seratus memiliki nilai 10 2 atau 100. Pemangkatan sangat penting untuk dimengerti dalam sistem bilangan. Posisi sebelah kiri dari titik radix (basis bilangan), disebut titik desimal (decimal point) hanya dalam sistem bilangan desimal, adalah posisi satuan dalam berbagai sistem bilangan. Contoh, posisi sebelah kiri dari titik biner (binary point) adalah 2 0 atau 1; sedangkan posisi sebelah kiri dari oktal adalah 8 0 atau 1. Posisi sebelah kiri dari posisi satuan adalah basis bilangan yang meningkat pada pangkat pertama; dalam sistem desimal, 10 1 atau 10. Dalam sistem biner, 2 1 atau 2 dalam sistem bilangan oktal 8 1 atau 8. Oleh karena itu, desimal 11 mempunyai nilai yang berbeda dengan biner 11. Desimal 11 terdiri dari 1 puluhan dan 1 satuan, dan mempunyai nilai 11; sedangkan bilangan biner 11 terdiri dari 1 duaan ditambah 1 satuan, dengan nilai 3 satuan. Bilangan oktal 11mempunyai nilai 9 satuan. Contoh 1: bilangan biner 110,101 dalam biner ditulis (110,101 2 ). Juga diperlihatkan pangkat dan nilai dari setiap posisi digit. Untuk mengubah bilangan biner ke desimal, tambahkan nilai dari setiap digit untuk membentuk bilangan desimal. Pangkat Bobot ,5 0,25 0,125 Bilangan Nilai Numerik ,5 0 0,125 4

9 Dengan jumlah nilai numerik sebesar 6,625. Konversi dari desimal ke sistem bilangan lain lebih sulit diselesaikan dibandingkan dengan konversi ke desimal. Untuk mengkonversi bilangan bulat ke sistem bilangan lain, bagilah dengan radiks dan simpan sisanya sebagai digit penting dari hasilnya. Adapun langkahnya sebagai berikut: 1. Bagi bilangan desimal dengan radiks (bilangan radiks), 2. Simpan sisanya (sisa pertama akan menjadi digit terakhir dari hasil konversi, 3. Ulangi langkah 1 dan 2 sampai bilangan desimalnya menjadi nol. Contoh 2 : 10 : 2 = 5 sisa 0 5 : 2 = 2 sisa 1 2 : 2 = 1 sisa 0 1 : 2 = 0 sisa 1 hasil ) Heksadesimal Kode-Biner Binary-coded hexadecimal (BCH) digunakan untuk menampilkan data hexadesimal dalam kode biner. Bilangan BCH adalah bilangan heksadesimal yang ditulis sedemikian rupa sehingga setiap digit ditampilkan oleh 4-bit bilangan biner. Nilai digit BCH ada di Tabel 3 dibawah ini: Tabel 3 Kode BCH Digit Hexadesimal Kode BCH A 1010 B 1011 C 1100 D

10 E 1110 F 1111 Contoh 3 : 2AC = ) Binary Coded Decimal (BCD) Informasi BCD disimpan dalam bentuk packed atau unpacked. Data BCD packed disimpan dalam bentuk dua digit per byte, sedangkan data BCD unpacked disimpan 1 digit per byte. Rentang digit BCD antara , atau desimal 0 9, BCD unpacked sering digunakan oleh keypad atau keyboard, sedangkan BCD packed digunakan untuk beberapa instruksi termasuk dalam penjumlahan dan pengurangan BCD dalam kumpulan intruksi MP. Tabel 4 memperlihatkan data BCD packed dan unpacked. Dalam semua kasus, konvensi penyimpanan data LSB (Least Significant Bit, yaitu bit yang paling tidak significant) dipatuhi. Artinya bahwa untuk menyimpan bilangan 83 kedalam memori, pertama kali 3 disimpan, baru kemudian diikuti dengan 8. Juga diingat bahwa pada data BCD packed, huruf H (heksadesimal) mengikuti bilangan untuk menjamin bahwa assembler menyimpan nilai BCD dan bukannya nilai desimal pada data BCD packed. Perhatikan bagaimana bilangan disimpan dalam memori sebagai unpacked, satu digit perbyte, atau packed sebagai dua digit perbyte. Table 4 Data BCD packed dan unpacked Desimal Packed Unpacked ) Data ukuran Byte Data ukuran byte disimpan dalam bentuk unsigned dan signed integer (bilangan bulat tak bertanda dan bertanda). Gambar 2 mengilustrasikan bentuk tersebut. Perbedaan dalam bentuk ini adalah bobot dari bit posisi paling kiri. Untuk unsigned integer nilainya 128 dan untuk signed integer nilainya Dalam format signed, bit yang paling kiri adalah bit tanda bilangan. Kisaran dari unsigned integer adalah 00H FHH (0 255). Signed Integer 6

11 berkisar dari -128 ke 0 dan dari 0 ke Bilangan negatif akan disajikan dlam bentuk seperti ini, tapi disimpan dalam bentuk komplemen dua. Metode untuk mengevaluasi bilangan bertanda (signed number), adalah dengan menggunakan bobot dari setiap posisi bit, ini lebih mudah dibanding dengan menggunakan metode komplemen. Hal ini khususnya berlaku dalam desain kalkulator untuk pemograman. Kapan pun bilangan akan dikomplemenkan, tandanya akan berubah dari negatif ke positif. Contohnya bilangan adalah +8, nilai negatifnya -8 didapat dari komplemen dua dari +8. Komplemen satu ini didapat dengan menginversikan setiap posisi bit dari nol menjadi satu, dan dari satu menjadi nol. Setelah komplemen satu terbentuk, komplemen dua didapat dengan menambahkan satu dengan +1. Contoh 4 memperlihatkan bagaimana bilangan dikomplemenduakan menggunakan teknik ini: Contoh 4: +8 = (komplemen 1) =

12 PERTEMUAN KE 4 BAGIAN & CARA KERJA MIKROPROSESSOR a. Arsitektur Internal MP Konfigurasi internal MP harus diketahui sebelum membuat program. Nantinya akan dijelaskan dengan rinci fungsi dan maksud setiap register register internal. Model pemograman 8086 sampai Pentium II termasuk Visible Program karena register registernya digunakan selama pemograman aplikasi dan ditentukan oleh instruksi. Register lainnya merupakan invisible program karena register register itu tidak mampu dialamati selama pemograman aplikasi, namun dapat digunakan tak langsung selama pemograman sistem. Nama 32 bit Nama 8 bit & 16 bit EAX AH AX AL Akumulator EBX BH BX BL Base Index ECX CH CX CL Count EDX DH DX DL Data ESP SP Stack Pointer EBP BP Base Pointer EDI DI Destination Index ESI SI Source Index EIP IP Instruction Pointer EFLAGS FLAGS Flag CS DS ES SS FS GS Kode Data Ekstra Stack Gambar 2 Model Pemograman MP Intel 8086 sampai Pentium II 8

13 Gambar 2 memperlihatkan model pemograman MP 8086 sampai Pentium II. 8086, 8088 dan sebelumnya berisi arsitektur internal 16 bit, subset dari register yang diperlihatkan Gambar 2. MP 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro dan Pentium II terdiri dari arsitektur internal 32 bit penuh. Arsitektur 8086 sampai sepenuhnya kompatibel ke atas dengan sampai Pentium II. Area yang diarsir dalam ilustrasi ini mewakili register register yang tidak tersedia pada MP 8086, 8088, atau 80286; dan merupakan perbaikan perbaikan yang akan ditemukan pada MP 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, dan Pentium II. Ada beberapa register yang tergolong general purpose atau multipurpose, sedangkan yang lain mempunyai kegunaan yang khusus. Yang termasuk register register multiguna antara lain EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, EDI dan ESI. Register register ini mampu menyimpan data berbagai ukuran (byte, word, atau doubleword) dan hampir bisa digunakan untuk semua tujuan, seperti tertulis di program. 1) Register register Multiguna EAX (Akumulator) dirujuk sebagai register 32 bit (EAX), sebagai register 16 bit (AX), atau 2 register 8 bit (AH dan AL). Akumulator digunakan untuk instruksi instruksi perkalian, pembagian dan beberapa instruksi penyesuaian. Dalam MP keatas, register EAX juga dapat menyimpan alamat offset sebuah lokasi dalam sistem memori. EBX (Base Index) dapat diamati sebagai EBX, BX, BH, BL. Register BX dapat menyimpan alamat offset sebuah lokasi memori dalam sistem memori semua versi MP. Dalam MP ke atas, EBX juga dapat mengalamati data memori. ECX (Count) ECX merupakan register serbaguna yang digunakan instruksi perhitungan. Dalam MP ke atas, register ECX dapat juga menyimpan alamat offset data memori. Instruksi insruksi yang menggunakan penghitungan merupakan instruksi string yang diulang (REP/REPE/REPNE); dan instruksi pergeseran, perputaran, dan instruksi LOOP/ LOOPD. Instruksi pergeseran dan perputaran menggunakan CL, instruksi string berulang memakai CX, dan instruksi LOOP/LOOPD menggunakan CX atau ECX. 9

14 EAX (Data) merupakan register serbaguna yang dapat digunakan untuk menyimpan hasil perkalian dan menyimpan sisa dalam pembagian. Dalam MP ke atas, register ini juga mampu mengalamati data memori. EBP (Base Pointer) menunjuk sebuah lokasi memori yang dalam semua versi MP digunakan untuk mentransfer data memori. Register ini diamati sebagai EBP dan BP. EDI (Destination index) EDI sering mengalamati data tujuan string untuk beberapa instruksi string. EDI juga berfungsi sebagai register serbaguna 32 bit (EDI) atau 16 bit (DI) ESI (Source Index) ESI digunakan sebagai ESI atau SI. Register Indeks sumber sering mengalamati sumber data string untuk beberapa instruksi string. Seperti EDI, ESI juga berfungsi sebagai register serbaguna. Sebagai register 16 bit dialamati sebagai SI; sebagai register 32 bit dialamati sebagai ESI ID VIP VIF AC VM RF NT IOP 1 IOP 0 O D I T S Z A P C /8088/80186/ /8986DX SX Pentium /Pentium II Gambar 3 EFLAG dan FLAG count register untuk seluruh kerabat MP 80X86 dan Pentium 10

15 EFLAGS menunjukkan kondisi MP dan mengontrol operasinya. 2) Register untuk tujuan khusus EIP (Instruction Pointer) EIP mengalamati instruksi selanjutnya dalam sebuah bagian memori yang didefenisikan sebagai segmen kode. Register ini merupakan IP (16 bit) ketika MP dioperasikan dalam mode real namun menjadi EIP (32 bit) bila MP keatas dioperasikan dalam mode terlindung. Penunjuk instruksi, yang menunjuk ke instruksi selanjutnya dalam satu program, digunakan oleh MP untuk mendapatkan instruksi berurutan berikutnya dalam satu program yang lokasinya terletak dalam segmen kode. Penunjuk instruksi dapat dimodifikasi dengan instruksi jump atau call. ESP (Stack Pointer) ESP mengalamati sebuah lokasi memori yang disebut stack. Memori stack menyimpan data melalui penunjuk ini dan akan dijelaskan dengan instruksi yang mengalamati data stack. Register disebut SP jika digunakan sebagai register 16 bit dan disebut register ESP jika digunakan sebagai register 32 bit.gambar 3 memperlihatkan register register flag semua versi MP. Register FLAG ( 16 bit) terdapat dalam MP dan register EFLAG (32 bit) yaitu extended FLAG terdapat dalam MP ke atas. C (Carry) Carry menyimpan carry setelah penambahan, atau borrow setelah pengurangan. Flag carry juga menunjukkan kondisi error seperti yang diperintahkan oleh program dan prosedur. Hal ini sangat benar bagi fungsi panggil DOS yang akan diuraikan lebih rinci pada bab bab selanjutnya. P (Paritas) Paritas merupakan 0 logika untuk paritas ganjil dan 1 logika untuk paritas genap. Paritas adalah jumlah angka satu dalam bilangan yang mnyatakan genap atau ganjil. Jika sebuah bilangan terdiri dari 3 bilangan biner bit satu, maka termasuk paritas ganjil. Jika terdiri dari nol bit satu, maka termasuk paritas genap. Flag paritas jarang ditemukan dalam aplikasi pemograman modern dan telah diimplementasikan dalam MP Intel generasi pertama untuk mengecek data dalam komunikasi data. A (auxiliary carry) carry tambahan menampung carry setengah penambahan setelah penambahan, atau borrow setelah pengurangan antar posisi bit 3 dan 4. Flag bit khusus ini diuji oleh instruksi DAA dan DAS untuk menyesuaikan nilai AL setelah penambahan dan pengurangan suatu BCD. 11

16 Z (Zero) Flag nol menunjukkan bahwa jumlah dari suatu operasi aritmatika atau logik adalah nol. Jika Z = 1, jumlahnya adalah nol, jika Z = 0 maka jumlahnya adalah bukan nol. S (Sign) Flag Tanda akan menampung tanda aritmatika dari hasil setelah instruksi aritmatika atau instruksi logik dieksekusi. Jika S = 1, tanda bit negatif, jika S = 0, tanda bit positif. T (trap) - Flag trap memungkinkan trapping melalui suatu chip debugging. (Suatu program didebug untuk mencari error atau bug). Jika Flag T enabel (=1), MP akan menghentikan alur program pada keadaan yang diindikasikan oleh register debug dan register kontrol. Jika flag T-nya nol logik, fitur trappingnya adalah disabel. Program Codeview apat menggunakan fitur trap dan register debug untuk mendebug kesalahan software. I (intterupt) Flag interrupt ini mengendalikan operasi dari pin input INTR (interrupt request). Jika I = 1 pin INTRnya enabel; jika I = 0 pin INTRnya disable. Kondisi dari bit FLAG dikontrol oleh instruksi STI (set I flag) dan CLI (clear I Flag). D (direction) Flag arah ini memilih salah satu dari mode penambahan atau pengurangan untuk register DI dan/atau register SI selama instruksi string. Jika D = 1, register secara otomatis akan ditambah. Flag D diset dengan instruksi STD (set direction) dan di clear dengan instruksi CLD (clear direction). O (Overflow) terjadi ketika bilangan bertanda tambah atau dikurang. Suatu overflow menunjukkan hasilnya melebihi kapasitas mesinnya. Contoh jika 7FH (+127) ditambah, dengan menggunakan penambahan 8 bit, pada 01H (+1) hasilnya adalah 80H(- 128). Hasil ini menunjukkan suatu kondisi overflow yang ditunjukkan oleh flag overflow untuk penambahan bertanda. Untuk operasi tak bertanda, flag overflow diabaikan. IOPL (I/O Previlege Level) digunakan untuk operasi mode terlindung untuk memilih tingkatan operasi istimewa untuk piranti I/O. Jika arus tingkatan istimewa lebih tinggi atau lebih menjamin daripada IOPL, eksekusi I/O berjalan tanpa gangguan. Jika IOPL lebih rendah dari tingkatan istimewa sekarang, terjadi suatu interrupt yang menyebabkan eksekusi tertunda. Perlu diperhatikan bahwa IOPL 00 paling tinggi atau paling menjamin, sedangkan IOPL 11 adalah yang paling rendah atau paling tak percaya. 12

17 NT (Nested Task) Flag NT menandakan bahwa task yang sedang dilaksanakan bersarang pada task yang lain dalam operasi mode terlindung. Flag ini di set ketika task dinest oleh perangkat lunak. RF (Resume) Flag Resume digunakan bersama debugging untuk mengontrol kelanjutan eksekusi setelah instruksi berikutnya. VM (Virtual Mode) Bit flag VM memilih operasi mode virtual dalam suatu sistem mode terlindung. AC (Alignment Check) Bit flag AC aktif jika suatu word atau double word dialamatkan pada batas suatu nonword atau nondoubleword.. Hanya MP 80486SX berisi bit AC yang umum digunakan oleh kompresor numerik 80487SX pendampingnya untuk sinkronisasi. VIF (Virtual inteeruot Flag) VIF adalah suatu salinan bit flag interrupt yang digunakan pada prosessor Pentium atau Pentium Pro. VIP ( Virtual Interrupt Pending) VIP menyediakan informasi tentang suatu interrupt mode virtual untuk MP Pentium pentium II. Ini digunakan dalam pemakaian multitasking untuk memberikan Flag virtual interrupt dan informasi pending interrupt pada sistem operasi. ID (Identification) Flag ID menunjukkan MP Pentium pentium II mendukung instruksi CPUID. Instruksi CPUID memberikan informasi tentang MP, sesuai dengan versi dan nomor seri pabriknya, pada sistem. 3) Register Segmen CS (Code) Segmen kode adalah suatu bagian dari memori yang memuat kode (Program dan prosedur) yang digunakan oleh MP. Register CS mendefenisikan alamat awal dari bagian kode pemuatan memori. DS (data) Segmen data adalah bagian dari memori yang berisi sebagian besar data yang digunakan oleh program. Data diakses dalam segmen data oleh alamat offset atau isi dari register lain yang mempunyai alamat offset. ES (ekstra) Segmen ekstra adalah suatu penambahan segman data yang digunakan oleh beberapa instruksi string untuk menyimpan data tujuan. 13

18 SS (Stack) Segmen stack mendefenisikan area memori yang digunakan dalam stack. Posisi dari arus masuk dalam segmen stack dibatasi oleh register penunjuk stack. FS dan GS Segmen FS dan GS adalah register segmen tambahan yang tersedia pada MP 80386, 80486, Pentium dan Pentium Pro, yang memungkinkan dua segmen memori tambahan diakses oleh pemograman yang dijalankan. b. Pengalamatan Memori Mode Real Operasi mode real mengijinkan penempatan ruang memori hanya pada 1 M byte pertama atau memori konvensional, bahkan pada MP Pentium II. Perhatikan bahwa 1 M byte pertama dari memori disebut juga sistem memori real atau memori konvensional. Sistem operasi DOS menghendaki MP beroperasi pada mode real. Operasi mode real memungkinkan perangkat lunak aplikasi yang ditulis untuk MP 8086/8088 yang hanya berisi 1 Mbyte, untuk difungsikan pada dan diatasnya tanpa mengubah perangkat lunaknya. Dalam semua kasus, masing masing MP ini mengawali operasinya pada mode real pada saat pertama power diaktifkan, atau MP direset. 1) Segmen dan Offset Kombinasi dari suatu alamat segmen dan alamat offset mengakses lokasi memori pada mode real. Semua alamat memori mode real terdiri dari alamat segmen dan alamat offset. Alamat segmen berada dalam satu register segmen, menetapkan alamat awal dari segmen memori 64kByte. Alamat offset memilih sembarang lokasi yang memiliki segmen 64 kbyte itu. Gambar 4 memperlihatkan bagaimana skema pengalamatan segmen dan offset dalam memilih lokasi memori. Gambaran ini memperlihatkan suatu segmen memori yang berawal pada lokasi 10000H dan berakhir pada lokasi 1FFFFH dengan panjang 64 K; juga memperlihatkan alamat offset, yang kadang kadang disebut displacement, F000H memilih lokasi 1F000H dalam sistem memori. Perhatikan bahwa offset atau diplacement merupakan jarak diatas awal segmen, seperti yang ditunjukkan Gambar 4. Register segmen yang ditunjukkan dalam Gambar 4 berisi suatu alamat 1000H, tetapi alamat ini memiliki segmen awal pada lokasi 10000H. Dalam mode real, masing masing register segmen diberi tanda dengan 0H bagian akhir sebelah kanan. Ini membentuk suatu alamat memori 20 bit, mengijinkannya untuk mengakses awal segmen. MP harus 14

19 menghasilkan alamat memori 20 bit untuk mengakses sebuah lokasi dalam memori 1 M pertama. Memori Mode Real F F F F F 1 F F F F 1 F Segmen 64 Kbyte Offset = F Gambar 4 Skema Pengalamatan memori Mode Real, menggunakan alamat segmen ditambah suatu offset. Contohnya jika suatu register segmen berisi 1200H, berarti segmen memori 64 kb berawal pada lokasi 12000H. Sama halnya jika register segmen berisi 1210H, berarti segmen memorinya akan berawal pada lokasi 12010H. Karena ditambahkan dengan 0H, segmen mode real hanya dapat bermula pada batasan 16 Byte dalam sistem memori. Batasan 16 byte ini sering disebut paragraf. Karena suatu segmen mode real dari memori panjangnya 64 K, maka begitu alamat awalnya akan diketahui begitu juga dengan alamat akhirnya dengan menambahkan FFFFH. Sebagai contoh jika register berisi 3000H, alamat pertama dari segmen adalah 30000H dan alamat akhirnya 30000H + FFFFH atau 3FFFFH. Tabel 5 memperlihatkan beberapa contoh dari register segmen yang berawal dan berakhir pada alamat segman memori yang dipilih oleh masing masing alamat segmen. Alamat offset ditambahkan pada awal segmen untuk mengalamati memori dalam segmen memori. Sebagai contoh, jika alamat segmennya adalah 1000H dan alamat offsetnya adalah 2000H, MP mengalamati lokasi memori ini 15

20 12000H. Alamat segmen dan offsetnya kadang kadang ditulis sebagai 1000:2000 untuk alamat segmen dari 1000 H dengan alamat offset 2000H. Dalam MP (dalam rangkaian eksternal khusus) dan sampai Pentium II, memori ekstra 64 K kurang 16 byte dari memori dapat digunakan dalam pengalamatan manakala alamat segmennya adalah FFFFH dan driver Hymem.sys diinstal di sistem. Table 5 Contoh alamat alamat segmen Register Segmen Alamat Awal Alamat Akhir 2000H 20000H 2FFFFH 2001H 20010H 3000FH 2100H 21000H 30FFFH AB00H AB000H BAFFFH 1234H 12340H 2233FH Area memorinya (0FFFF0H 10FFEFH) dirujuk sebagai high memori. Ketika suatu alamat dibangkitkan menggunakan suatu alamat segmen pada FFFFH. Ketika suatu alamat dibangkitkan menggunakan suatu alamat segmen pada FFFFH, alamat pin A20 adalah enable (jika fasilitas ini ada) ketika suatu offset ditambahkan. Contohnya, jika alamat segmennya adalah FFFFH dan alamat offsetnya adalah 4000H, lokasi alamat memori mesin adalah FFFF0H H atau 103FF0H. Perhatikan bahwa garis alamat A20 adalah satu dialamat 103FFOH. Jika A20 tidak didukung, alamatnya beralih pada 03FF0H karena A20 mengandung suatu logika nol. 2) Segmen Default dan Register Offset MP mempunyai sekumpulan aturan dalam menggunakan segmen ketika memori dialamatkan. Aturan aturan ini digunakan untuk mode real atau mode protected. Sebagai contoh register segmen kode CS selalu digunakan dengan instruksi penunjuk (pointer) untuk mengalamatkan intruksi berikutnya dalam sebuah program. Kombinasinya adalah CS:IP atau CS:EIP, tergantung pada mode operasi dari MP. Register segmen kode mendefenisikan awal segmen kode dan penunjuk instruksi berikutnya dalam segmen kode. Kombinasi ini (CS : IP atau CS : EIP) menempatkan instruksi berikutnya yang dieksekusi oleh MP. Sebagai contoh, 16

21 jika CS = 1400H dan IP/EIP = 1200H, mikroprosessor mengambil instruksi berikutnya dari lokasi memori 14000H H atau 15200H. Kombinasi default yang lain adalah stack, data stack direferensikan sepanjang segmen stack pada lokasi memori yang ditunjukkan oleh stack pointer (SP/ESP) atau base pointer (BP/EBP). Kombinasi ini mengacu pada SS:SP (SS:ESP) atau SS:BP (SS:EBP). Contohnya, jika SS = 2000H dan BP = 3000H, MP mengalamati lokasi memori 23000H untuk lokasi memori segmen stack. Default lainnya dapat ditunjukkan pada Tabel 6 untuk pengalamatan memori yang digunakan dalam MP Intel dengan register 16 bit. Tabel 6 menunjukkan asumsi default dalam ke atas ketika menggunakan register 32 bit. Catat bahwa MP atau diatasnya memiliki jumlah pilihan kombinasi alamat segmen/offset yang jauh lebih banyak ketimbang yang dimiliki MP 8086 sampai Table 6 Kombinasi alamat segmen dan offset 32 bit pada MP 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro dan Pentium II Segmen Offset Tujuan Spesial CS EIP Alamat Instruksi DS EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, bilangan 8 bit atau 32 bit. Alamat Data ES EDI untuk instruksi string Alamat Data FS Tanpa Default Alamat Umum GS Tanpa Default Alamat Umum 17

22 PERTEMUAN KE 5 BAGIAN & CARA KERJA MIKROPROSESSOR a. Pengenalan Pengalamatan Memori Mode Protected (Terlindung). Pengalamatan memori mode terlindung memungkinkan pengaksesan data dan program yang terletak diatas 1Mb pertama dari memori maupun memori 1 Mb pertama. Salah satu perbedaan adalah alamat segmen, yag didiskusikan pada pengalamatan memori mode real, tidak lagi pada mode protected. Sebagai ganti alamat segmen tersebut register tersebut berisi selektor yang digunakan untuk memilih deskriptor deskriptor pada tabel pendeskripsi. Pendeskripsi menggambarkan lokasi segmen memori, panjang, dan hak akses. Karena register segmen dan alamat offset masih mangakses memori, maka instruksi pada mode terlindung identik pada mode real. 1) Selektor dan Deskriptor (Pendeskripsi) Selektor terletak dalam register segmen dan digunakan untuk memilih salah satu dari 8192 pendeskripsi dari salah satu dari dua tabel pendeskripsi. Pendeskripsi menggambarkan lokasi, panjang dan hak akses dari segmen memori. Secara tidak langsung register segmen digunakan untuk memilih segmen memori, tetapi secara tidak langsung seperti dalam mode real. Contoh dalam mode real, jika CS = 0008H, maka segmen kode akan dimulai pada lokasi 00080H, sedangkan pada mode terlindung angka segmen dapat mengalamati beberapa lokasi memori sistem segmen kode. Pendeskripsi global berisi batas segmen yang digunakan untuk semua program, sedangkan pendeskripsi lokal biasanya digunakan untuk program program unik. Anda mungkin menyebut pendeskripsi global sebagai pendeskripsi sistem, dan menyebut pendeskripsi lokal sebagai pendeskripsi aplikasi.gambar 5 menunjukkan format dari pendeskripsi untuk sampai Pentium II. Cata bahwa masing masing pendiskripsi mempunyai panjang 8 byte, sehingga panjang lokal atau global masing masing mempunyai panjang maksimum 64 Kbyte. Bagian base address (alamat basis) dari pendeskripsi menunjukan lokasi awal dari segmen memori. MP mempunyai alamat basis 24 bit, 18

23 sehingga segmen dimulai pada beberapa lokasi dalam 16 M byte memori. Perhatikan bahwa batasan paragraf dihilangkan pada MP ini pada saat bekerja dalam mode terlindung. Pendiskripsi Hak Akses Basis (B23 B16) 4 3 Basis (B15 B0) 2 1 Batas (L15 L0) 0 Pendeskripsi 80386/80486/Pentium/Pentium Pro/Pentium II 7 Basis Batas 6 A (B31 G D 0 (L19 V B24) L16 5 Hak 4 Basis (B23 B16) Akses 3 Basis (B15 B0) 2 1 Batas (L15 L0) 0 Gambar 5 Format pendeskripsi untuk Mikroprosessor dan 80386/80486/Pentium/Pentium Pro/Pentium II Bagian Base Address dari pendeskripsi menunjukkan lokasi awal dari segmen memori. MP mempunyai alamat basis 24-bit, sehingga segmen dimulai pada beberapa lokasi dalam 16M byte memori. Batasan (limit) segmen berisi alamat offset terakhir yang terdapat dalam segmen. Sebagai contoh, jika segmen dimulai pada lokasi memori F00000H dan diakhiri pada lokasi memori F000FFH, maka alamat basisnya adalah F00000H, dan limitnya adalah FFH. Untuk MP 80286, alamat basisnya adalah F00000H dan limitnya adalah 00FFH. Untuk ke atas alamat basisnya adalah 00F00000H dan limitnya adalah 000FFH. 19

24 Kelebihan lain yang dapat ditemukan dalam pendeskripsi sampai Pentium II, yang ditemukan pada pendeskripsi adalah bit G atau granularity bit. Jika G = 0, batas segmen dispesifikasi 00000H sampai FFFFFH. Jika G = 1, maka nilai limit segmen dikalikan 4K byte (dilampirkan dengan XXXH). Limitnya kemudian adalah 00000XH sampai FFFFFXXXH, jika G = 1. Hal itu menyebabkan panjang segmen 4 K sampai 4G dalam kelipatan 4K byte. Alasan bahwa panjang segmen pada adalah 64 Kbyte adalah karena alamat offset selalu 16 bit, yang disebabkan rancangan internalnya yang 16 bit. 2) Register Tak Terlihat Program (Program Invisible Registers) Tabel pendeskripsi lokal dan global dapat ditemukan dalam sistem memori. Setiap register segmen berisikan bagian tak terlihat program yang digunakan dalam mode terlindung. Porsi tak terlihat dari register ini sering disebut memori cache karena cache merupakan memori apapun yang menyimpan informasi. Cache ini tidak boleh dikelirukan dengan cache penampungan tingkat 1 dan tingkat 2 yang ditemukan pada MP. Porsi takl terlihat program dari register segmen diisi dengan alamat basis, limit dan hak akses setiap saat angka dalam register segmen berubah. Ketika nomor segmen baru ditempatkan didalam register segmen, MP mengakses tabel pendeskripsi dan mengisi pendeskripsi ke dalam cache tak terlihat program dari register segmen. GDTR (global descriptor table register) dan IDTR (interrupt descriptor table register) berisikan alamat basis dari tabel pendeskripsi dan batasannya. Batas setiap pendeskripsi adalah 16 bit karena panjang tabel maksimum adalah 64 Kbyte ketika operasi mode terlindung diinginkan, alamat dari pendeskripsi global dan limitnya diisi kedalam GDTR. Sebelum memakai mode terlindung, tabel pendeskripsi interrupt dan IDTR juga harus diinisialisasi. Rincian mengenai operasi mode terlindung dibahas kemudian pada bab ini. Untuk saat ini, pemrograman dan penambahan pendeskripsi untuk register ini adalah mustahil. LDTR (local descriptor table register) diisi dengan selektor, seperti halnya register segmen diisi dengan selektor. Task register (TR) menampung sebuah selektor yang mengakses sebuah pendeskripsi yang menentukan tugas (task). 20

25 Register Segmen CS DS ES SS FS GS Cache Pendeskripsi Alamat Basis Batas Akses TR Alamat Basis Batas Akses LDTR Alamat Tabel Pendeskripsi GDTR Alamat basis Batas IDTR Tak terlihat program Gambar 6 Register Tak terlihat Program pada MP 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, dan Pentium Pro d. Paging Memori Mekanisme Paging memori yang ada dalam MP dan versi di atasnya mengijinkan setiap lokasi memori secara fisik ditunjukkan ke setiap alamat linear. Alamat linear didefenisikan sebagai alamat yang dibangkitkan oleh sebuah program. Dengan Modul 21

26 Paging memori, alamat linear ditranslasikan secara semu kedalam setiap alamat fisik, yang mengijinkan sebuah aplikasi yang ditulis kefungsi alamat khusus dilokasikan kembali melalui mekanisme paging. Modul ini juga mengijinkan memori ditempatkan ke dalam area dimana tidak ada memori, misalnya pada blok 4 K, ke emori sistem antara video BIOS dan ROM BIOS sistem pada blok memori atas. Tanpa mekanisme paging, penggunaanarea memori ini tidak dimungkinkan. 1) Register Paging Modul Paging dikendalikan oleh isi dari register kontrol MP. Lihat gambar 7 untuk isi register kontrol CR0 sampai CR3. Ingat bahwa register register ini hanya ada pada MP sampai Pentium. Mulai Pentium, register kontrol tambahan yang diberi nama CR4 mengendalikan ekstensi dengan arsitektur dasar yang disediakan dalam Pentium dan MP versi diatasnya. Register register yang penting untuk modul paging adalah CR0 dan CR3. Posisi bit paling kiri (PG) dari CR0 memilih paging pada logika 1. Jika bit PG di nol-kan alamat linear yang dibangkitkan oleh program menjadi alamat fisik yang digunakan untuk mengakses memori. Jika bit PG di set (1), alamat linear diubah ke alamat fisik melalui mekanisme paging. Mekanisme paging berfungsi baik dalam mode real maupun mode terlindung. 2) Direktori Halaman dan Tabel Halaman Direktori halaman terdiri dari 1024 alamat doubleword yang menempatkan sampai 1024 tabel halaman. Direktori halaman dan setiap tabel halaman panjangnya 4K. Jika seluruh memori 4G byte dipakai, sistem harus mengalokasikan memori 4K byte pada direktori halaman, dan 4K dikalikan dengan 1024 atau 4M byte untuk 1024 tabel halaman. Dengan demikian memori yang diperlukan dapat diperkirakan. Sistem DOS dan EMM386.EXE menggunakan tabel halaman untuk mendefenisikan kembali area memori antara lokasi C8000H EFFFFH sebagai blok memori atas. Hal ini dapat dilakukan dengan repaging memori extended untuk mengisi kembali bagian memori konvensional ini agar DOS dapat mengakses memori tambahan. Diasumsikan bahwa program EMM386.EXE mengijinkan akses ke memori extended 16M byte dan memori konvensional melalui paging dan lokasi C8000H-EFFFFH harus diatur kembali ke lokasi H, dengan area memori lainnya yang diatur ke lokasi normalnya. 22

27 PERTEMUAN KE 6 & 7 MIKROPROSESSOR 8 BIT a. Menjelaskan versi MP 8 bit 8008 dibawah ini: MP 8088 dapat digambarkan dalam keadaan minimum seperi pada Gambar 7 Gambar 7 Konfigurasi Pin pada MP versi 8088 (Adaptasi dari Futurelec.com) Berikut merupakan fungsi dari kaki kaki MP: 1) AD0 AD7 Bus Alamat /Data Jalur yang dimultipleks untuk menyalurkan data pada saat ALE aktif (1) atau byte rendah alamat pada saat ALE tidak aktif (0). 2) A8 - A15 Bus Alamat Bit bit dimana alamat A8 A15 ada selama siklus bus. 23

28 3) A19/S6, A18/S5, A17/S4 dan A16/S3 Alamat / Status Kaki kaki yang dimultipleks yang digunakan untuk bus alamat bit A16 A19 pada saat ALE berlogika 1 dan unttuk sisa siklus bus lainnya digunakan bit bit status S3 S6. Bit status S6 selalu berlogika 0, bit S5 menandakan kondisi dari bit flag I dan bit S3 dan S4 menandakan segmen yang diakses selama siklus bus yang sedang berlangsung. 4) RD Read: Sinyal kontrol akan berlevel logika 0 pada saat data bus siap menerima data memori atau I/O. Tabel 7 Fungsi Status Bit S3 dan S4 S3 S4 Status 0 0 Extra segment 0 1 Stack segment 1 0 Code segment 1 1 Data segment 5) READY Ready Input ini diperiksa oleh 8088 pada akhir siklus T2. Jika dalam kondisi logika 0, maka siklus pembacaan atau penulisan data akan diperpanjang sampai input ini kembali ke logika 1. 6) INTR Interrupt Request: Satu dari dua kaki yang digunakan untuk meminta interrupt hardware. Jika INTR diberi level logika 1 pada saat flag 1 set, 8088 masuk ke siklus interrupt acknowledge (INTA aktif) setelah instruksi yang sedang berlangsung selesai. 7) Test Test: Kaki yang diperiksa oleh instruksi WAIT. Jika TEST berlogika 0, maka Instruksi WAIT akan meneruskan ke instruksi selanjutnya, dan jia TEST 1, WAIT akan menunggu sampai TEST 0 8) NMI Nonmaskable Interrupt: Input yang mengaktifkan interupsi tipe 2 pada akhir dari instruksi yang sedang dilaksanakan. 24

29 9) RESET Reset Kaki yang jika diberi level logika 1 untuk minimu 4 clock, akan mereset Pada saat 8088 reset, 8088 mulai melaksanakan instruksi pada alamat memori FFFF0H dan menonaktifkan interupsi dengan mereset flag I. 10) CLK Clock: Sebuah input yang menyediakan pewaktu dasar untuk Clock ini harus berduty cycle 33 persen untuk memberi peaktu yang benar ke ) Vcc Vcc; Input tegangan pencatu +5V, 12)GND Ground: 13)MN/MAX Minimum/Maximum Mode: Pin yang digunakan untuk memilih mode operasi yang minimum jika dihubungkan ke +5V dan mode maksimum jika dihubungkan ke ground. 14) IO/M Input/ Output atau memori: Pin yang menunjukkan isi dari bus alamat adalah informasi pengalamatan memori atau I/O. 15) INTA Interrupt Acknowledge: Respon untuk INTR. Selama permintaan interupsi, Pin INTA akan berlogika 0 yang menunjukkan bahwa bus 8088 menunggu vector number. 16) ALE Address Lacth Enable; Pin yang digunakan untuk menunjukkan bahwa bus alamat berisi alamat memori atau alamat port I/O. 17) DT/-R-Data Transmitte/-Receive; Pin yang digunakan untuk mengendalikan arah aliran data yang melewati buffer data. 18) Pin yang aktif bila bus data yang telah berisi data. b. Programmable Pheriperal Interface (PPI 8255) PPI 8255 dari INTEl adalah chip paralel yang sederhana. Keuntungan utamanya adalah interface yang sederhana dari 8 port 8 bit bidirectional. PPI mengandung register 25

30 control dan tiga port terpisah yang mampu dialamati, disebut port A, B dan C. Seperti yang terlihat pada Gambar 8. Gambar 8 Pin dari 8255 (Adaptasi dari Weblog) Diakses tidaknya PPI ini ditentukan dari sinyal pada Pin CS dan arah akses sesuai dengan sinyal RD dan WR. Pin A0 dan A1 menentukan register mana yang dialamati. Tabel 8 menunjukkan bagaimana 4 buah internal register (port) diakses untuk operasi pembacaan dan penulisan oleh CPU. Table 8 Tabel kebenaran 8255 A1 A0 RD WR CS Keterangan Port A=>data bus Port B => data bus Port C =>data bus Databus => port A Databus =>port B Databus => port C Databus => control x X X X 1 Databus =>tri state Ilegal condition x X Databus => tristate 26

31 Beberapa fungsi PIN 8255 Gambar 9 Diagram Blok 8255 CS : input Low akan mengaktifkan IC sehingga dapat dipakai untuk komunikasi data antar 8255 dan CPU. RD : (read); Input low akan mengaktifkan IC sehingga dapat mengambil data dan status dari data luar ke CPU. WR (write): Input Low akan mengaktifkan IC sehingga dapat mengirim data dan status dari CPU ke perangkat luar. A0 dan A1: Pin ini digunakan untuk memilih port yang akan digunakan. RESET : jika input HIGH, maka IC akan menghapus semua register dan Port A, B, C dan diset dalam mode Input. 27

32 Port A, B dan C : IC ini berisi 3 port 8 bit (A, B dan C). Semua port dapat dikonfigurasikan sesuai dengan karakteristik fungsinya yang ditentukan dari programnya. Port ini dapat dibagi menjadi 4 bit port tergantung kepada kontrol modenya. Masing masing 4 bit latch dan dapt digunakan untuk output sinyal dan input sinyal status. Karena bit bit dalam port C kadang kadang digunakan sebagai bit kontrol, 8255 dirancang sehingga bit bit itu dapat dikeluarkan secara individual menggunakan intruksi set reset. Ketika PPI menerima satu byte yang diarahkan ke register kontrolnya, PPI akan memeriksa data 7. Jika berharga 1 maka datanya ditransfer ke register kontrol, tetapi jika 0 datanya diperlakukan sebagai instruksi set reset. Pengoperasian PPI ) Mode 0 : Basic Input/Output Mode ini disebut juga mode simple I/O operation. Pada mode 0 port berfungsi sebagai masukan atau keluaran tanpa strobe. Bila port A dan B bekerja dalam Mode 0, maka port C dapat bekerja sebagai port 8 bit dan juga dapat bekerja sebagai port 4 bit secara terpisah. Bila digunakan sebagai keluaran, port C secara terpisah dapat di SET dan RESET dengan mengirim sinyal CONTROL WORD tertentu ke alamat register kontrol. 2) Mode 1 : Strobed Input/ Output Jika diinginkan port A dan B bekerja sebagai masukan dan keluaran strobe, maka port harus diinisialisasi pada mode 1. pada mode ini beberapa pin dari port C difungsikan sebagai jalur strobe. PC0, PC1, dan PC2 difungsikan sebagai strobe untuk port B. Jika port A diinisialisasi sebagai port keluaran handshake, maka PC3, PC6, PC7 berfungsi sebagai handshake. PC4, PC5 dapat digunakan sebagai jalur masukan atau keluaran. 3) Mode 2: Bi directional Bus Hanya port A yang dapat diinisialisi pada mode 2. Port A dapat digunakan sebagai transfer data dua arah. PC3 sampai PC7 digunakan sebagai jalur strobe untuk port A dan PC0 PC2 dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran bila Port B digunakan dalam mode 0. Bila port B dalam mode 1, maka PC0 PC2 digunakan sebagai strobe untuk port B. 28

33 c. Programmable Interval Timer (PIT 8253/8254) PIT banyak digunakan dalam sistem mikrokomputer karena time delay yang dihasilkan sangat akurat dan mudah diatur dengan software. Ada dua jenis PIT keluaran INTEL yaitu 8253 dan Gambar 10 PIT 8253 Perbedaan mendasar kedua tipe IC tersebut adalah : Frekuensi denyut maksimum 8253 adalah 2.6 Mhz sedangkan 8254 adalah 5Mhz untuk , 8 Mhz untuk 8254 dan 10 Mhz untuk memiliki sarana readback (baca kembali) yang dapat diaplikasikan dengan 8254 adalah: Beberapa fungsi timer (waktu) atau counter (cacah) yang dapat diaplikasikan dengan 8254 adalah: PIN NOMOR PIN TIPE NAMA & FUNGSI D0 D7 1 8 I/O Data bus 3 state 2 arah yang dihubungkan ke data bus CLK0 9 I Input Clock dari counter 0 OUT0 10 O Output dari counter 0 GATE0 11 I Input gate dari counter 0 29

34 GND 12 Hubungan ke power supply VCC 24 Power supply +5 volt WR 23 I Input ini akan low selama CPU membaca operasi RD 22 I Input ini akan low selama CPU membaca operasi CS 21 I Input LOW dari pin ini memungkinkan CPU untuk merespon sinyal RD dan WR A0, A1 19, 20 I Digunakan untuk memilih counter dan control word untuk operasi read / write. CLK2 18 I Input clock counter 2 OUT 2 17 O Output dari counter 2 GATE 2 16 I Input gate dari counter 2 CLK1 15 I Input clock counter 1 GATE1 14 I Input gate dari counter 1 OUT1 13 O Output dari counter 1 Data Bus Buffer untuk memindahkan data dari sistem atau sebaliknya, PIT dilengkapi dengan data bus buffer. Data bus buffer ini tri state, bidireksional dan terdiri dari 8 bit. Data bus mempunyai 3 fungsi dasar: 1. Untuk pemograman mode dari PIT 2. Untuk mengisi harga count register 3. Untuk membaca harga yang sedang dihitung. Logika Read and Write Logika R/W menerima input dari sistem bus dan berfungsi untuk mengontrol operasi dari PIT. Blok ini dikontrol oleh pin CS. Beberapa pin yang dimiliki oleh blok ini adalah: RD read : Logika 0 pada pin ini digunakan untuk membaca harga counter WR write: Logika 0 pada pin ini digunakan untuk mengisi harga counter. 30

35 A0, A1: input ini biasanya dihubungkan dengan address bus. Pin ini berfungsi untuk memilih satu dari ketiga counter untuk dioperasikan dan memberi address pada control word register untuk memilih mode. CS (Chip Select) Control Word Register : Control Word Register dipilih pada saat A0 dan A1 bernilai 1 1. Register ini menerima informasi dari data bus buffer dan menyimpannya di register. Informasi yang disimpan dalam register ini memilih mode tiap counter dan memilih operasi hitung biner atau desimal. Control word ini hanya dapat ditulis dan tidak dapat dibaca. Counter : counter yang digunakan adalah single, 16 bit, pre-settable, down counter. Setiap counter dari PIT adalah independen dan dapat diprogram secara terpisah. Sinyal clock sinkron counter ini dapat berfungsi sebagai timer, sedangkan sinyal clock asinkron counter ini berfungsi sebagai counter biasa. Timer ini akan menghitung setiap kali terjadi perubahan state dari 0 ke 1. Keistimewaan dari counter ini adalah harga counter ini dapat dibaca setiap saat tanpa mengganggu kerja counter itu sendiri. Mode Operasi PIT : Mode operasi 0: Interrupt on terminal count Pada input High sehingga mengenable counter. Kondisi sinyal LOW WR yang pertama adalah penulisan control word ke control register yang membuat Pin OUT menjadi High saat clock transisi ke LOW dengan jumlah N + 1. Jika gate dibuat LOW, maka counter akan tetap pada kondisi hitungan terakhir. Jika jumlah hitungan baru dimasukkan saat menghitung, ia akan menunggu hitungan pertama sampai habis. Mode operasi 1: Hardware Retriggerable one shot : Mode ini menggunakan gate sebagai input trigger. Jika ada trigger, maka pada clock berikutnya dia mulai menghitung sampai satu (HIGH) dan ke 0 (LOW). Jika gate mentrigger saat menghitung begitu hitungan ke -1 usai, akan diteruskan dengan hitungan ke 2 dengan hitungan yang sama. Jika menulis LSB kedua pada saat out Low, hitungan dimuat ke count register, dan OUT menjadi LOW setelah ada pulsa trigger. 31

36 Mode operasi 2 : Time Interrupt : Pada mode ini OUT HIGH, selama N 1 hitungan dan hitungan terakhir OUT menjadi LOW. Baru jika Gate LOW saat menghitung, maka nilai hitungan terakhir akan dipertahankan. Hitungan baru dimuat ke countersetelah hitungan pertama selesai (LOW). Mode operasi 3 : Square Wave Mode generator : ada dua kondisi, kondisi pertama jika count genap, perhitungan berkurang setiap hitungan, naik setiap 2 hitungan. Kondisi kedua jika countnya ganjil. Naik turunnya setiap 2 hitungan, tetapi untuk LOW hitungan sampai nol, untuk High sampai 2. Jika gate menjadi LOW saat menghitung, nilai terakhir dipertahankan. Mode operasi 4 : Software trigger Strobe. Mode 4 dan 5 hampir sama dengan mode 1. Mode LOW selama N + 1 sesudah WR, sedang mode 4 5 LOW selama i clock setelah N Clock. Jika gate LOW, maka nilai terakhir dipertahankan. Jika nilai ke 2 dimasukkan pada saat menghitung, nilai pertama diteruskan dengan nilai kedua menjadi LOW. Mode operasi 5: Hardware triger Strobe : Mode 5 sama dengan mode 4 dengan input gate adalah strobe. Jika ada strobe sebelum hitungan selesai, maka hitungan dimulai dari awal lagi. d. Programmable Interrupt Controller (PIC 8259) PIC berfungsi mengatur seluruh sistem interrupt driven. PIC menerima permintaan dari pheriperal dan menentukan prioritas mana yang tertinggi. PIC 8259 terdiri dari 8 pin input interrupt request dan dapat di paralel sampai 64 permintaan interupsi. Cara kerja dari interupsi sistem 8088 jika interrupt flagnya set dan pin INTR menerima sinyal HIGH adalah sebagai berikut: 1. Push flag flag ke stack, clear TF dan IF 2. Push Address untuk kembali stack 3. data bus dijadikan mode input 4. Mengirimkan pulsa INTA 2 kali 5. tipe interrupsi dari eksternal device di kali 4 untuk memperoleh address pada interrupt. 32

37 Gambar 11 Diagram Blok PIC Dari block diagram 8259, ada block block ISR, IRR, IMR, dan priority resolver. IRR : menampung kondisi kondisi input IMR : mengenable input register (mask = 1 = disable) ISR : menjaga input yang sedang dikerjakan Priority resolver : menentukan prioritas input. Inisialisasi 8259 Command word dari 8259 ada 2 yaitu: 1. Initialitation Commannd Word (ICW) yang berungsi untuk menentukan titik start. 2. Operation Command word (OCW) yang berfungsi untuk menentukan mode operasi interrupsi. 33

38 a. Mode OCW adalah : Fully Nested Loop, Special Fully Nested Loop, Non Spesifik Rotating Mode, Specifik Rotating Mode, Special Mask Mode dan Polled Mode. b. Langkah langkah dalam menentukan inisialisasi: menentukan base address pada memory mapping 8088, Menentukan internal address dari peralatan, Dijumlahkan untuk memperoleh address di memory map dan mengirim control worl yang terdiri dari 2 set yaitu ICW dan OCW. c. Inisialisasi Control Word (ICW): ICW digunakan untuk menyiapkan piranti ini agar menerima saru interrupt request atau lebih. ICW terdiri dari 4 jenis, yaitu ICW1 dan ICW. d. Operational Control Word (OCW): terdiri dari 3 jenis yaitu OCW 1 sampai OCW 3. OCW 1 berfungsi untuk mengatur data yang disimpan dalam IMR (Interrupt Mask Register) atau yang berfungsi menentukan IRQ# yang akan kita mask (disable) dan unmask (enable). 34